DE2947967A1 - Verfahren zur verbesserung der oberflaecheneigenschaften von formteilen aus polyvinylchloridharzen - Google Patents
Verfahren zur verbesserung der oberflaecheneigenschaften von formteilen aus polyvinylchloridharzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Formteilen aus Kunstharzen
auf Polyvinylchloridbasis, insbesondere ein Verfahren zur Verringerung der elektrostatischen Aufladung
der Oberfläche von Formteilen auf Polyvinylchloridharz-basis.
Es ist bekannt, daß Formteile aus Polyvinylchloridharzen
(PVC-Harzen) besonders eiu^findlich gegen die elektrostatische
Aufladung der Oberflächen sind, was nicht nur zu Schwierigkeiten hinsichtlich des beschmutzten Aussehens
wegen des Absetzens bzw. Verschmierens von Staub führt, sondern auch mit der unangenehmen Eigenschaft verbunden
ist, daß der menschliche Körper einen elektrischen Schlag erhält, wenn er mit der elektrostatisch aufgeladenen Oberfläche
in Berührung kommt und die Gefahr der Funkenentladung und Geräuschentwicklung gegeben ist, wenn z.B.
eine Schallplatte aus Polyvinylchloridharz abgespeilt wird.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden,um ein
wirksames Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften
von Formteilen aus Polyvinylchloridharzen,z.B. Schallplatten, zur Verfügung zu stellen,das die elektrostatische
Aufladung der Oberfläche verringert.
So ist es z.B. möglich, einen antistatischen Effekt zu erreichen, wenn man die Oberfläche der Formteile mit
einem oberflächenaktiven Mittel beschichtet. Dieses Verfahren ist von Vorteil, wenn der antistatische Effekt
momentan und vorübergehend erreicht werden soll. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der antistatische
Effekt von geringer Zeitdauer ist, und daß die beschichte-
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ten Oberflächen klebrig werden, was z.B. dazu führen kann, daß die so behandelten Formteile aneinanderbacken.
Es ist weiterhin bekannt, die elektrostatische Aufladung der Oberflächen von Formteilen aus Polyvinylchloridharzen
dadurch zu verringern, daß man dem Kunstharz antistatische Mittel, z.B. oberflächenaktive Mittel, zumischt
oder diese Mittel in das Harz einarbeitet, bevor das Formteil mittels Formpressen gebildet wird. Dieses Verfahren
ist zwar ausreichend hinsichtlich der Beständigkeit des antistatischen Effekts, die Effektivität ist jedoch außerordentlich
gering, da die Menge des verwendeten antistatischen Mittels begrenzt ist. Wenn die Menge des antistatischen
Mittels erhöht wird, so daß ein für die praktische Anwendung ausreichender antistatischer Effekt erreicht
wird, ergeben sich Schwierigkeiten aufgrund der Klebrigkeit der Oberfläche, die dazu führt, daß die Formteile
zusammenbacken und die Oberfläche leicht verschmutzt wird und sich verfärbt. Darüber hinaus macht sich der Zusatz
der antistatischen Mittel auch in einer nachteiligen Verringerung der Wärmestabilität der Formteile und in der
Verarbeitbarkeit der Kunstharze bemerkbar.
Weiterhin ist vorgeschlagen worden, die Oberfläche von Formteilen aus Polyvinylchloridharzen dadurch hydrophiler
zu machen, daß man die Oberfläche mit einem kalten Plasma behandelt bzw. bestrahlt, so daß die elektrostatische Aufladung
auf der Oberfläche z.T. verringert wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es relativ wenig wirksam ist
und der erreichte Effekt nicht lange genug anhält.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren für die Verringerung der elektrostatischen
Aufladung auf Oberflächen von Formteilen aus
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Polyvinylchloridharzen zur Verfügung zu stellen, wobei das Verfahren möglichst wirksam sein soll und der erreichte
Effekt möglichst dauerhaft mit einfachen Mittel erreicht werden soll.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Formteilen aus Polyvinylchloridharzen,
wobei man
(a) die Oberfläche des Formteils
mit einem kalten Plasma eines Gases, das im Plasmazustand nicht polymerisierbar ist, behandelt, und
(b) die plasmabehandelte Oberfläche des Formteils mit einer für das Polyvinylchloridharz inerten Flüssigkeit
zusammenbringt, die ggf. ein oberflächenaktives Mittel enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß es
sehr einfach durchführbar ist, als inerte Flüssigkeit reines Wasser verwendet werden kann, die Wirksamkeit sehr
beachtlich ist und die Beständigkeit der antistatischen Oberfläche des Formteils langer als 2 Monate erhalten
bleibt.
Die Polyvinylchloridharze, aus denen die Formteile hergestellt werden, können entweder aus Homopolymerisaten des
Vinylchlorids oder verschiedenen Copolymerisaten, die hauptsächlich 50 Gew.-% und mehr Vinylchlorid enthalten,
bestehen. Die Comonomeren, die mit dem Vinylchlorid copolymerisierbar sind, sind bekannt, z.B. die Vinylester,
wie Vinylacetat, Acryl- oder Methacrylsäure und deren Ester, Acrylnitril, Vinylidenhalogenide, Olefine,
wie Äthylen und Propylen usw. In das erfindungsgemäße
Verfahren können nicht nur binäre Copolymerisate sondern auch ternärc; oder Mehrkomponenten-Copolymerisate eingesetzt
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werden. Es können auch Pfropfcopolymere auf Basis von Polyvinylchloridharzen
verwendet werden.
Diese Polyvinylchloridharze können verwendet werden als Polymermischungen von zwei oder mehr Typen, je nach der
jeweiligen Anwendung, und in einigen Fällen können sie auch in Mischung mit anderen Kunstharzen verwendet werden,
z.B. Copolymerisaten des Äthylens und Vinylacetats, Copolymerisaten
des Styrols und Acryinitrils, Copolymerisaten des Acryinitrils und Butadiens, Copolymerisaten des
Methylmethacrylats, Styrols und Butadiens, Copolymerisaten des Acryinitrils, Styrols und Butadiens, Polyamidharzen,
Caprolactamharzen, Epoxy-modifizierten Polybutadienen,
Epoxy-modifizierten Polyolen und Organopolysiloxanen.
Das Formteil aus dem oben angegebenen Polyvinylchlorid kann sowohl flexibel oder auch fest sein, je nach der Anwesenheit
bzw. Abwesenheit entsprechender Mengen an Weichmachern in der Formulierung der zu verarbeitenden Formmasse.
Die Formmasse kann auch andere übliche Additive enthalten, die bei der Verarbeitung von Polyvinylchloridharzen
verwendet werden, z.B. Stabilisatoren, Füllstoffe, Färbemittel, wie Pigmente und Farbstoffe, UV-Absorptionsmittel,
Antioxidationsmittel, Vernetzungsmittel, Vernetzungsbeschleuniger, verschiedene Arten von oberflächenaktiver
Mittel und ähnlicher üblicher Verbindungen.
Das Verfahren für die Verarbeitung der Polyvinylchloridharz-Formmassen
ist nicht auf bestimmte Verfahren beschränkt, es erfaßt z.B. das Extrudieren, Spritzgießen, Kalandrieren,
Formpressen und alle anderen üblichen Verarbeitungsverfahren für die Herstellung der gewünschten Formen der Formteile.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Formteil
aus Polyvinylchloridharz zuerst einer Behandlung bzw. einer Bestrahlung mit einem kalten Plasma eines Gases,
das im Plasmazustand nicht polymerisierbar ist, ausgesetzt. Das hier verwendete kalte Plasma ist bekannt als
eine gasförmige Atmosphäre voller elektrisch geladener Teilchen, wobei die Temperatur der gasförmigen Atmosphäre
nicht übermäßig hoch im Vergleich mit der Umgebungstemperatur, unabhängig von der Energie der geladenen Teilchen
an sich ist. Das kalte Plasma wird im allgemeinen durch Glimmentladung in einer gasförmigen Atmosphäre bei einem
Druck von 0,0013 bis 13,33 mbar erzeugt, wobei die Frequenz der Stromquelle für die Entladung nicht begrenzt
ist und von der direkten Stromstärke bis zum Mikrowellenbereich reicht. Es wird insbesondere eine Frequenz im
sogenannten Hochfrequenzbereich empfohlen, da hier die Möglichkeit der Herstellung einer stabilen Plasmaaufladung
besteht. Es wird insbesondere eine Frequenz von 13,56 MHz bzw. 27,12 MHz verwendet, da diese Frequenzen
relativ frei von gesetzlichen Regulierungen des Radiowellenbereichs sind.
Die Form der Formteile und die Anordnung der Elektroden ist nicht begrenzt, sofern eine stabile Plasmaentladung
in dem Raum sichergestellt werden kann, in dem die Oberfläche des Formteils mit der Plasmaatmosphäre bestrahlt
wird. So kann ein Innenelektrodenpaar/ein Außenelektrodenpaar
und auch gewendelte Elektroden verwendet werden, wobei eine gewendelte Elektrode bei besonderen Typen
der Vorrichtungen für die Plasmaerzeugung verwendet wird. Die Elektroden können mit einem Hochfrequenzgenerator
entweder über eine kapazitive bzw. elektrische Kopplung oder über eine induktive Kopplung verbunden sein.
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Die Intensität bzw. Leistungsdichte des kalten Plasmas und die Zeit der Plasmabehandlung sind Parameter, die miteinander
in Wechselbeziehung stehen. Es ist äußerst schwierig, die Leistungsdichte des kalten Plasmas eindeutig
zu bestimmen, da die Natur der Plasmaatmosphäre äußerst kompliziert und noch nicht vollständig erforscht ist. Es
ist daher das beste, die Zeit der Plasmabehandlung im voraus durch Testversuche in Abhängigkeit von der Stärke der Stromquelle
und der zu behandelnden Formteile zu bestimmen. Bei der Leistungsdichte, die bei den meisten handelsüblichen
Vorrichtungen zur Plasmaerzeugung erreicht wird, ist eine Behandlungszeit von wenigen Sekunden bis zum Hehrfachen von
10 Minuten im allgemeinen ausreichend,um den erfindungsgemäßen
Effekt zu erreichen. Bei der Oberflächenbehandlung muß darauf geachtet werden, daß die Oberfläche der plasmabehandelten
Formteile aufgrund der bei der Plasmaentladung entwickelten Wärme nicht thermisch zersetzt wird.
Die anderen Parameter, die bei der Plasmabehandlung berücksichtigt
werden müssen, sind die gasförmigen Komponenten und der Druck der gasförmigen Atmosphäre, in der das
kalte Plasma erzeugt wird. Um eins stabile Plasmaentladung sicherzustellen, sollte der Druck der gasförmigen Atmosphäre
in der Vorrichtung zur Plasmaerzeugung in einem Bereich von O,0013 bis 13,33 mbar , vorzugsweise 0,013 bis
1,33 mbar lieqen.
Die Gase, die in die Vorrichtungen zur Plasmaerzeugung eingefüllt werden, sollten im Plasmazustand nicht polymerisierbar
sein, da die Ablagerung von polymerisierten Teilchen auf der Oberfläche der plasmabehandelten Formteile
unerwünscht ist. Geeignete Gase sind z.B. anorganische oder inerte Gase wie Helium, Neon, Argon, Stickstoff,
Stickoxide, Stickstoffdioxide, Sauerstoff, Luft, Chlor,
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Chlorwasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und/oder
Wasserstoff. Diese Gase können also entweder allein oder als Gemische verwendet werden. Es ist festgestellt worden,
daß Argon bzw. ein Argon enthaltendes Gasgemisch besonders wirksam ist, wobei die Gründe dafür nicht bekannt sind.
Die auf der Oberfläche mit dem kalten Plasma bestrahlten bzw. behandelten Formteile werden mit einer für Polyvinylchloridharze
inerten Flüssigkeit, das heißt einer Flüssigkeit in der die Polyvinylchloridharze weder gelöst werden
noch aufquellen, behandelt. Derartige geeignete inerte Flüssigkeiten sind z.B. Wasser, Methylalkohol und Dioxan.
Besonders bevorzugt ist Wasser, weil es besonders billig und besonders wirksam ist.
Die Teperatur der inerten Flüssigkeit liegt während der Behandlung der plasmabehandelten Formteile vorzugsweise
im Bereich von 0 bis 500C , insbesondere bei Raumtemperatur.
Die Behandlungsdauer mit der inerten Flüssigkeit beträgt wenige Sekunden bis einige Minuten oder wenigstens
1 Sekunde, obwohl eine längere Behandlungszeit keine nachteilige Wirkung aufweist. Es ist nicht immer notwendig,
daß das Formteil nach der Beendigung der Plasmabehandlung sofort in Kontakt gebracht wird mit der inerten Flüssigkeit,
da das plasmabehandelte Formteil ohne Veränderung der Wirksamkeit auch 24 Stunden nach der Beendigung der
Plasmabehandlung mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden kann.
Das Zusammenbringen der inerten Flüssigkeit mit dem Formteil kann in jeder üblichen Weise vorgenommen werden, z.
B. durch Eintauchen des Formteils in die Flüssigkeit, Beschichten mit der Flüssigkeit mittels Aufsprühen oder
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Aufschmieren usw. Nach der Beendigung der Behandlung mit
der inerten Flüssigkeit wird das Formteil bei einer relativ niedrigen Temperatur z.B. 80 C oder weniger getrocknet.
Im allgemeinen wird das Formteil an der Luft bei Raumtemperatur oder unterhalb 50 C in einem Luftstrom getrocknet.
Durch die Behandlung mit der inerten Flüssigkeit kann der antistatische Effekt noch verstärkt werden
und die Beständigkeit des Effekts wird dadurch noch beachtlich verbessert.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß der erfindungsgemäße
antistatische Effekt noch weiter verbessert werden kann wenn die inerte Flüssigkeit,z.B. Wasser oder ein Gemisch
aus Wasser und Alkohol, die zur Behandlung der plasmabehandelten Formteile aus Polyvinylchloridharzen
verwendet wird, ein oberflächenaktives Mittel gelöst, dispergiert oder emulgiert enthält. Die Konzentration
des oberflächenaktiven Mittels in der inerten Flüssigkeit kann unterhalb von 0,01 Gew.-% liegen, wobei höhere Konzentrationen
keinen nachteiligen Einfluß auf den gewünschten antistatischen Effekt haben mit Ausnahme des Verlustes
des relativ teuren oberflächenaktiven Mittels und der Notwendigkeit der Verwendung relativ großer Mengen Wasser
zum Abspühlen der Formteile, die mit der das oberflächenaktive Mittel enthaltenden Flüssigkeit behandelt worden
sind. Eine Konzentration von mehr als 50 Gew.-% ist nicht wünschenswert. Die Konzentration des oberflächenaktiven
Mittels in der inerten Flüssigkeit liegt vorzugsweise bei 0,01 bis 10 Gew.-% unter Berücksichtigung der Wirksamkeit
und der Wirtschaftlichkeit.
Die einzusetzenden oberflächenaktiven Mittel sind nicht
begrenzt. Es können z.B. kationische, anionische, nichtionische und amphotere oberflächenaktive Mittel verwendet
werden, wobei die kationischen oberflächenaktiven Mittel
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besonders bevorzugt sind.
Als kationische oberflächenaktive Mittel sind z.B. geeignet
primäre, sekundäre und tertiäre Aminsalze, quaTtäre Ammoniumsalze,
Pyridiniumsalze, anionische oberflächeaktive Mittel wie sulfonierte öle, Seifen, sulfonierte Esteröle, sulfonieite
Amidöle, Salze der Sulfatester von Olefinen, äthylsulfonierte Salze von Carbonsäuren, Sulfatestersalze von
aliphatischen Alkoholen, Salze von Alkylsulfatestern., Salze von Alkylsulfonate!., Salze von Alkylnaphthalinsulfonaten
, Salze von Alkylbenzolsulfonaten, Salze von Succinestersulfonaten, Salze von Phosphatestern, anionische
oberflächenaktive Mittel wie Ester von mehrwertigen Alkoholen und aliphatischen Carbonsäuren, Äthyloxidadditionsverbindungen
von aliphatischen Alkoholen, Äthylenoxidadditionsverbindungen
von Fettsäuren, Äthylenoxidadditionsverbindungen von aliphatischen Aminoverbindungen
oder aliphatischen Amidverbindungen, Äthylenoxidadditionsverbindungen von Alkylphenolen, Äthylenoxidadditionsverbindungen
von Alkylnaphtholen, Äthylenoxidadditionsverbindungen von Partialestern von mehrwertigen
Alkoholen und Fettsäuren, Blockcopolymere des Äthylenoxids und Propylenoxids und amphotere oberflächenaktive Mittel,
wie die verschiedenen Arten von Carbonsäurederivaten und Imidazolinderivaten.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Formteile
aus Polyvinylchloridharz sind mit Ausnahme des beträchtlich verbesserten und dauerhaften antistatischen
Effekts nicht verändert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher nicht nur für feste Formteile wie Schallplatten,
Computer karten, Tonbänder usw. geeignet, sondern auch für flexible Formteile, wie Filme und Folien für landwirtschaftliche
und andere Zwecke, bei denen das Problen
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der elektrostatischen Aufladung zu großen Schwierigkeiten führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden
Beispiele näher erläutert, wobei alle Teile Gewichtsteile bedeuten.
Es wurde eine Formmasse aus 100 Teilen Polyvinylchloridharz mit einem mittleren Polymerisationsgrad von etwa
1000, 2 Teilen Calciumstearat und 2 Teilen Zinkstearat auf einem Walzenstuhl für 10 Minuten bei 180 C verknetet
und dann mittels Formpressen bei 185 C zu einer Bahn einer Stärke von 0,5 mm verarbeitet.
Ein Stück der obigen Bahn wurde in eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas gegeben und beide Oberflächen der
Bahn wurden dann für 10 Minuten mit einem kalten Plasma bestrahlt. Das kalte Plasma wurde mittels einer elektrischen
Entladung unter Anwendung eines hochfrequenten Stroms von 50 Watt hergestellt, während der Druck innerhalb der
Vorrichtung auf 0,399 mbar eingestellt wurde und nan Argon
unter vermindertem Druck unter gleichzeitiger Evakuierung ^urchleitete.Die so plasmabehandelte Bahn wurde dann für 3
Sekunden in Wasser von Raumtemperatur getaucht und bei. Raumtemperatur an der Luft getrocknet.
Die Oberflächeneigenschaften der so hergestellten plasma-
und wasserbehandelten Bahn (Probe 1) wurden mit den Eigenschaften einer anderen Probe der gleichen Bahn verglichen,
die mit einem kalten Plasma^atier nicht mit Hasser (Probe 2)/
behandelt worden war. Die Meßergebnisse wurden direkt nach
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den Behandlungen und nach einer Pause von 6 Monaten abgenommen. In Tabelle 1 sind die Meßergebnisse, nämlich der Abstand,
aus dem Zigarettenasche von der durch Reibung aufgeladenen überfläche anqezogen wird, . der spezifische
Widerstand der Oberfläche gemessen bei 25 C in einer Atmosphäre von 50 %iger relativer Luftfeuchtigkeit und die
elektrostatische Aufladungsspannung durch Reiben mit einem rotierenden statischen Testgerät (Testbedingungen:
Reibtuch aus Baumwolle, Belastung 200 g, 750 Umdrehungen/ Minute, Reibdauer 30 Sekunden, relative Luftfeuchtigkeit
25 % bei 25°C
sammengefaßt.
sammengefaßt.
25 % bei 25°C und Kontaktwinkel von Wasser bei 23°C) zu-
Es wurde die Polyvinylchloridharzbahn gemäß Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Formmasse
hergestellt wurde aus 100 Teilen des gleichen Polyvinylchloridharzes, 1,5 Teilen Cadmiumstearat und 0,5 Teilen
Bariumstearat.
Ein Stück der Bahn wurde in die Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas eingebracht und beide Oberflächen der Bahn
wurden dann mit einem kalten Plasma für 5 Minuten behandelt, wobei der hochfrequente elektrische Strom auf 100 Watt
erhöht und der Druck innerhalb der Vorrichtung auf 0,266 mbar eingestellt wurde, während ein Mischgas aus 90 : 10
Volumenteilen Argon und Kohlenmonoxid durch die Vorrichtung geleitet wurde.
Die plasmabehandelte Bahn wurde dann in eine 1 %ige wässrige
Lösung eines anionischen oberflächenaktiven Mittels (TB-160 der Firma Matsumoto Yushi Co., Japan) für 3 Sekunden
bei Raumtemperatur getaucht, anschließend mit Wasser
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abgespült und bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet.
Die gemessenen Oberflächeneigenschaften der plasmabehandelten
und lösungsbehandelten Bahn (Probe 3) und die Eigenschaften einer anderen Probe der selben Bahn, die
mit dem Plasma aber nicht mit der oberflächenaktiven Lösung (Probe 4) behandelt worden war, sind in der folgenden
Tabelle zusammengefaßt und zwar die Meßergebnisse direkt nach der Behandlung und die Ergebnisse nach einer
Pause von 6 Monaten.
Es wurde eine Polyvinylchloridharzbahn nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt jedoch mit der Ausnahme, daß
die zu einer Bahn zu verarbeitende Harzformmasse mit einem weiteren Anteil von 0,2 Teilen eines kationischen oberflächenaktiven
Mittels (Catanac SN) pro 100 Teile Polyvinylchloridharz vermischt wurde. Die Bedingungen der
Behandlung mit dem kalten Plasma waren die gleichen wie in Beispiel 1, jedoch mit der Ausnahme, daß der Druck des
Argons 0,266 statt 0,399 mbar betrug.
Die plasmabehandelte Bahn wurde dann für 3 Sekunden in eine 1 %ige wässrige Lösung eines anionischen oberflächenaktiven
Mittels getaucht und anschließend mit Wasser abgespült und an der Luft getrocknet.
Die Oberflächeneigenschaften der plasmabehandelten und
lösungsbehandelten Bahn (Probe 5) und die Oberflächeneigenschaften
einer anderen Probe der gleichen Bahn, die mit dem Plasma aber nicht mit der wässrigen oberflächenaktiven
Lösung behandelt worden war, (Probe 6) sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Es wurde eine Formmasse aus 100 Teilen Polyvinylchloridharz
mit einem mittleren Polymerisationsgrad von etwa 700, 1,0 Teile eines epoxydierten Sojabohnenöls, 1,0 Teile
Dibutylzinnmercaptid, 0,3 Teile Calciumstearat und 0,1 Teil Graphit für 10 Minuten bei 170°C auf einem Walzenstuhl
verknetet und dann mittels Formpressen bei 180 C zu einer Bahn in einer Stärke von 0,5 mm verarbeitet.
Die Plasmabehandlung der obigen Bahn wurde im wesentlichen wie in Beispiel 1 beschrieben vorgenommen, jedoch mit der
Ausnahme, daß der Druck innerhalb der Vorrichtung 0,533 mbar statt 0,399 mbar betrug, die Stromstärke auf 100 Watt
erhöht worden war und die Zeit der Plasmabehandlung 5 Minuten statt 10 Minuten betrug. Die plasmabehandelte Bahn
wurde dann mit einer 0,03 %igen wässrigen Lösung eines kationischen oberflächenaktiven Mittels (Ameet 105) besprüht,
mit Wasser abgespült und an der Luft getrocknet .
Die Messungen zur Ermittlung der Oberflächeneigenschaften
wurden wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt (Probe 7) und dann wurden die Ergebnisse mit einem anderen Stück
der gleichen Bahn, die mit dem Plasma aber nicht mit der Lösung des oberflächenaktiven Mittels behandelt worden
war (Probe 8) verglichen. Die Meßergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
Es wurde eine Formmasse aus 50 Teilen Polyvinylchloridharz, 50 Teilen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat, 1,0 Teile
eines epoxydierten Sojabohnenöls, 1,0 Teile Dibutylzinnmercaptid und 0,3 Teile Calciumstearat für 10 Minuten bei
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160 C auf einem Walzenstuhl verknetet und dann mittels Formpressen bei 170°C zu einer Bahn einer Stärke von
0,5 mm verarbeitet.
Die Plasmabehandlung der obigen Bahn wurde im wesentlichen wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt mit
der Ausnahme, daß der Druck innerhalb der Vorrichtung bei 0,266 mbar lag, die Stromstärke auf 250 Watt erhöht
worden war und die Behandlungszeit 2 Minuten betrug. Die plasmabehandelte Bahn wurde dann mit einer 0,1 %igen
wässrigen Lösung eines kationischen oberflächenaktiven Mittels (Emal TD) besprüht, anschließend mit Wasser abgespült
und an der Luft getrocknet.
Die Oberflächeneigenschaften der plasma- und lösungsbehandelten
Bahn (Probe 9) wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, gemessen und dann wurden
diese Eigenschaften mit denen einer anderen Probe aus der gleichen Bahn, die mit dem Plasma aber nicht mit der
oberflächenaktiven Lösung behandelt worden war (Probe 10) verglichen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Probe | £nzugsa,batand für Zigarettenasch (cm) |
spezifische Widerstand e der Ober fläche (Λ) |
5X1Q11 | 6X1013 | 5X1013 | • Aufladungs spannung beim Rei ben (V) |
-Kontakt
winkel von Was ser (Grad |
25 | 23 | 53 | 58 | |
direkt nach der Behand lung |
1 | 0 | 5X1011 | 0 i 3X1O10 | 0 3X1011 t |
7.3X1010 | 710 | 21 | 28 | 2100 j 51 | 280 j 45 | |
I I 6 Monate nach der Behand lung |
2 | 1 | 5X1O12 | 1 ' 8X1O11 | 2 | 7X1013 | 1100 | 26 | 43 | 170 i 43 I |
2300 | |
3 | 0 | 9X1010 | 0 · 8X1011 | 0 | 3X1010 | 250 | 22 | 370 ; 27 | 2000 | |||
4 | 1 | 7X1012 | 2 j 2 | 1 | 3X1013 | 1250 | 31 | 2100 j 45 | ||||
5 | 0 | 2X1010 | 3 | 0 | 5X1010 | 150 | 19 | 280 | ||||
6 | 0 | 3.3X1011 | 4 | 2 | 5X1013 | 350 | 43 | |||||
7 |
0 I 1X1O10
) |
5 | 0 | 80 | 38 1 |
|||||||
8 | 1 | 6 | 2 | 980 | 28 | |||||||
Λ | 7 | 120 ; 37 . | ||||||||||
10 | 8 | 1050 | ||||||||||
1 | 9 | 1000 | ||||||||||
10 | 2300 |
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Es wurden Schallplatten in einer Plattenpresse bei einer Preßtemperatur von 165 C aus einer auf 14O°C vorgewärmten
Polyvinylchloridharz-Formmasse hergestellt, die 100 Teile Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat, 1,0 Teile eines
epoxydierten Sojabohnenöls, 0,2 Teile eines kationischen
oberflächenaktiven Mittels (Catanac SN) 1,0 Teile Dibutylzinnmercaptid
und 0,3 Teile Calciumstearat enthielt.
Die Schallplatten wurden in eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas gegeben und beide Oberflächen der
Platte wurden für 5 Minuten mit einem kalten Plasma behandelt, wobei eine elektrische Entladung eines hochfrequenten
Stroms von 100 Watt verwendet wurde, während der Druck in der Vorrichtung auf 0,266 mbar eingestellt wurde
und Argon unter vermindertem Druck durch die Vorrichtung geleitet wurde. Die plasmabehandelten Schallplatten
wurden für 3 Sekunden in eine 0,1 %ige wässrige Lösung eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels (Denon
1886) getaucht, anschließend gespült und an der Luft getrocknet .
Das S/N-(Signal/Rausch) Verhältnis der obigen plasmabehandelten und lösungsbehandelten Schallplatte (Probe 11)
und das S/N-Verhältnis einer Vergleichs-Schallplatte, die mit einem kalten Plasma, jedoch nicht mit einer wässrigen
Lösung eines oberflächenaktiven Mittels (Probe 12) behandelt worden war, wurde in den Einführungsteilen der
Platte direkt nach den Behandlungen , nach dem anfänglichen Verschleiß, d.h. dem Verschleiß nach dem vierbis
sechsmaligen Abspielen der Platte, nach einer 100-maligen Benutzung und nach einer 500-maligen Benutzung
bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden
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Tabelle 2 zusammengefaßt, in der auch die Hafttestergebnisse
mit der Zigarettenasche enthalten sind.
Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen, daß die erfindungsgemäß behandelte Schallplatte (Probe 11) im Gegensatz zur
Vergleichsprobe (Probe 12) ein stabiles S/N-Verhältnis mit einer beachtlichen Verbesserung der Verschleißfestigkeit
aufweist,und die erfindungsgemäß behandelte Schallplatte
eine geringere Neigung zur elektrostatischen Aufladung besitzt.
030024/0769
O CaJ O
O
CD CO
12 | Anzugsabstand | S/N Verhältnis und | ,9 | nach der Anfangsbe nutzung |
Unterschied (db) | nach 500- maliger Be nutzung |
AS/N | |
nach 11 12 |
für zi garettenasche (cm) |
vor der Benutzung (Abspielen) |
,0 | S/N AS/N | nach 100- maliger Be nutzung |
S/N | +0,1 | |
S/N | ,0 ,7 |
56,7 -0,2 | S/N AS/N | 57,0 | -0,3 | |||
Probe | O | 56 | 56,5 -0,5 | 56,8 -0,1 | 56,7 | +0 -0,1 |
||
0 | 57 | 56,8 -0,2 56,5 -0,2 |
56,8 -0,2 | 57,0 56,6 |
||||
0 1,5 |
57 56 |
56,9 -0,1 56,5 -0,2 |
||||||
direkt nach der Be- |
||||||||
handlung | ||||||||
6 Monate der Be handlung |
NJ
to
LO O~>
Die Polyvinylchloridharzbahn wurde wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellt und wie in Beispiel 1 beschrieben
einer Plasmabehandlung ausgesetzt. Die plasmabehandelte Bahn wurde sorgfältig gewaschen, indem die Bahn in
fließendes Wasser eingetaucht wurde, dann wurde die Bahn für 24 Stunden an der Luft getrocknet.
Es wurde die elektrostatische Aufladung der obigen plasma- und wasserbehandelten Bahn (Probe 13) und die Aufladung
eines anderen Teils der gleichen Bahn, die einer Wasserbehandlung jedoch keiner Plasmabehandlung (Probe 14)
unterzogen worden ist, gemessen, durch die Bestimmung der Reibbewegungen auf der Oberfläche der Bahn mit einem
Baumwolltuch bis Zigarettenasche, die 3 cm von der Bahn entfernt angeordnet worden war, von der Oberfläche der
Bahn kurz nach der Reibbehandlung und nach einer einjährigen Lagerung der Bahn angezogen wurde. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt.
Es wurde eine Formmasse aus 50 Teilen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat,
50 Teilen eines Polyvinylchloridharzes, 1,5 Teilen Calciumstearat und 1,5 Teilen Zinkstearat
bei 170°C auf einem Walzenstuhl verknetet und dann wurde mittels Formpressen bei 175 C eine Bahn
einer Stärke von 0,5 mm hergestellt.
Ein Teil der Bahn wurde in eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas gegeben und beide Oberflächen wurden für
30 Sekunden mit einem kalten Plasma behandelt mittels einer elektrischen Entladung eines hochfequenten Stromes
030024/0769
von 300 Watt, während der Druck auf 0,399 mbar eingestellt
und Stickstoffgas unter vermindertem uruck durch die Vorrichtung
geleitet wurde. Die plasmabehandelte Bahn wurde dann für 5 Sekunden in eine 5 %ige wässrige Lösung gemischter
oberflächenaktiver Substanzen aus einem Natriumalkylbenzolsulfonat
und einem höheren Alkohol getaucht, dann mit Wasser abgespült und an der Luft getrocknet.
Mit der obigen plasma- und lösungsbehandelten Bahn (Probe 15) wurden ähnliche Versuche hinsichtlich des Anziehungsvermögens von Zigarettenasche gemäß Beispiel 7 durchgeführt
und mit den Werten eines anderen Teils der gleichen Bahn verglichen, die mit der gleichen Lösung der
oberflächenaktiven Mittel aber nicht mit einem Plasma (Probe 16) behandelt worden war. Die Ergebnisse dieser
Versuche sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Es wurde eine Formmasse aus 100 Teilen Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat,
1,5 Teilen Calciumstearat, 1,5 Teilen Zinkstearat, 0,1 Teilen eines kationischen oberflächenaktiven
Mittels (Catanac SN) und 0,1 Teilen Graphit für 10 Minuten bei 160°C auf einem Walzenstuhl verknetet und
dann daraus mittels Formpressens bei 165 C eine Bahn von 0,5 mm Stärke hergestellt.
Ein Teil der obigen Bahn wurde in eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas gegeben und beide Oberflächen
wurden für 2 Minuten mit einem kalten Plasma behandelt, wobei die elektrische Entladung unter Anwendung eines
hochfrequenten Stromes von 150 Watt vorgenommen wurde, der Druck in der Vorrichtung 0,399 mbar betrug und ein
030024/0769
Gemisch aus Argon und Kohlenmonoxid im Volumenverhältnis von 90 : 10 unter vermindertem Druck durch die Vorrichtung
geleitet wurde.
Die plasmabehandelte Bahn wurde auf beiden Oberflächen mit einer 40 %igen wässrigen Lösung eines gemischten
oberflächenaktiven Mittels aus Natriumalkylbenzolsulfonat und einem höheren Alkohol bestrichen, dann sofort mit
Wasser abgespült und an der Luft getrocknet.
Die obige Bahn (Probe 17) und ein anderes Stück der gleichen Bahn, die mit dem oberflächenaktiven Mittel
aber nicht mit dem Plasma behandelt worden ist (Probe 18) wurde den gleichen Testversuchen hinsichtlich der
Anziehung \on Zigarettenasche,wie in Beispiel 6 beschrieben,
unterzogen. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Probe Zahl der Reibbewegungen für das Anziehvermögen von Zigarettenasche
nach der Behandlung nach 12 Monaten
100 - 200 1
mehr als 500 1
mehr als 500 1
13 | 100 - | 200 |
14 | 3 | |
15 | mehr als | 500 |
16 | 3 | |
17 | mehr als | 5OO |
18 | 3 |
030024/0769
Claims (10)
- Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Formteilen aus PolyvinylchloridharzenPatentansprücheylt Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Fomteilen aus Kunstharz auf Vinylchloridbasis, dadurch gekennzeichnet, daß man(a) die Oberfläche des Formteils mit einem kalten Plasma eines Gases, das im Plasmazustand nicht polymerisierbar ist, bestrahlt und(b) die plasmabehandelte Oberfläche des Formteils mit einer Flüssigkeit, die inert für Kunstharze auf Vinylchloridbasis ist, zusammenbringt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man03002W07 6 9ORIGINAL INSPECTED29A7967(a) die Oberfläche des Formteils mit einem kalten Plasma eines Gases, das im Plasmazustand nicht polymerisierbar ist, bestrahlt und(b) die plasmabehandelte Oberfläche des Formteils mit einer ein oberflächenaktives Mittel enthaltenden wässrigen Lösung zusammenbringt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gas, das keine Polymerisierbarkeit im Plasmazustand aufweist, Argon oder ein gemischtes Gas,enthaltend Argon,verwendet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit, die gegenüber Kunstharz auf Vinylchloridbasis inert ist, Wasser verwendet.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die plasmabehandelte Oberfläche des Formteils wenigstens 1 Sekunde der Flüssigkeit aussetzt, die inert gegen Kunstharze auf Vinylchloridbasis ist.
- 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die plasmabehandelte Oberfläche des Formteils mindestens 1 Sekunde der ein oberflächenaktives Mittel enthaltenden wässrigen Lösung aussetzt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als oberflächenaktives Mittel ein kationisches oberflächenaktives Mittel verwendet.030024/0769
- 8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel in der wässrigen Lösung zu 0,01 bis 10 Gew.-% vorliegt.
- 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die plasmabehandelte Oberfläche des Formteils mit der Flüssigkeit, die inert gegen Kunststoffe auf Vinylchloridbasis ist, innerhalb von 24 Stunden nach der Beendigung der Behandlung mit dem kalten Plasma zusammenbringt.
- 10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Formteile nach der Behandlung mit der wässrigen Lösung, die ein oberflächenaktives Mittel enthält, abspült und bei einer Temperatur unterhalb 80 C trocknet.030024/0769
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---|---|---|---|
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Representative=s name: JAEGER, K., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., 8035 GAUTING |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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D2 | Grant after examination | ||
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